二層交換機和三層交換機的區別

二層交換機用於小型的區域網絡。這個就不用多言了，在小型區域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入埠和低謙價格為小型網路使用者提供了很完善的解決方案。

三層交換機的優點在於介面型別豐富，支援的三層功能強大，路由能力強大，適合用於大型的網路間的路由，它的優勢在於選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。

三層交換機的最重要的功能是加快大型區域網絡內部的資料的快速轉發，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網路按照部門，地域等等因素劃分成一個個小區域網，這將導致大量的網際互訪，單純的使用二層交換機不能實現網際互訪；如單純的使用路由器，由於介面數量有限和路由轉發速度慢，將限制網路的速度和網路規模，採用具有路由功能的快速轉發的三層交換機就成為首選。

一般來說，在內網資料流量大，要求快速轉發響應的網路中，如全部由三層交換機來做這個工作，會造成三層交換機負擔過重，響應速度受影響，將網間的路由交由路由器去完成，充分發揮不同裝置的優點，不失為一種好的組網策略，當然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，讓三層交換機也兼為網際互連。

三層交換機和路由器的區別

1. 主要功能不同

雖然三層交換機與路由器都具有路由功能，但我們不能因此而把它們等同起來，正如現在許多網路裝置同時具備多種傳統網路裝置功能一樣，就如現在有許多寬頻路 由器不僅具有路由功能，還提供了交換機埠、硬體防火牆功能，但不能把它與交換機或者防火牆等同起來一樣。因為這些路由器的主要功能還是路由功能，其它功 能只不過是其附加功能，其目的是使裝置適用面更廣、使其更加實用。這裡的三層交換機也一樣，它仍是交換機產品，只不過它是具備了一些基本的路由功能的交換 機，它的主要功能仍是資料交換。也就是說它同時具備了資料交換和路由由發兩種功能，但其主要功能還是資料交換；而路由器僅具有路由轉發這一種主要功能。

2. 主要適用的環境不一樣

三層交換機的路由功能通常比較簡單，因為它所面對的主要是簡單的區域網連線。正因如此，三層交換機的路由功能通常比較簡單，路由路徑遠沒有路由器那麼複雜。它用在區域網中的主要用途還是提供快速資料交換功能，滿足區域網資料交換頻繁的應用特點。

而路由器則不同，它的設計初哀就是為了滿足不同型別的網路連線，雖然也適用於區域網之間的連線，但它的路由功能更多的體現在不同型別網路之間的互聯上，如 區域網與廣域網之間的連線、不同協議的網路之間的連線等，所以路由器主要是用於不同型別的網路之間。它最主要的功能就是路由轉發，解決好各種複雜路由路徑 網路的連線就是它的最終目的，所以路由器的路由功能通常非常強大，不僅適用於同種協議的區域網間，更適用於不同協議的區域網與廣域網間。它的優勢在於選擇 最佳路由、負荷分擔、鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。為了與各種型別的網路連線，路由器的介面型別非常豐富，而三層交換機 則一般僅同類型的區域網介面，非常簡單。

3. 效能體現不一樣

從技術上講，路由器和三層交換機在資料包交換操作上存在著明顯區別。路由器一般由基於微處理器的軟體路 由引擎執行資料包交換，而三層交換機通過硬體執行資料包交換。三層交換機在對第一個資料流進行路由後，它將會產生一個MAC地址與IP地址的對映表，當同 樣的資料流再次通過時，將根據此表直接從二層通過而不是再次路由，從而消除了路由器進行路由選擇而造成網路的延遲，提高了資料包轉發的效率。同時，三層交 換機的路由查詢是針對資料流的，它利用快取技術，很容易利用ASIC技術來實現，因此，可以大大節約成本，並實現快速轉發。而路由器的轉發採用最長匹配的 方式，實現複雜，通常使用軟體來實現，轉發效率較低。

正因如此，從整體效能上比較的話，三層交換機的效能要遠優於路由器，非常適用於資料交換頻繁的區域網中；而路由器雖然路由功能非常強大，但它的資料包轉發 效率遠低於三層交換機，更適合於資料交換不是很頻繁的不同型別網路的互聯，如區域網與網際網路的互聯。如果把路由器，特別是高檔路由器用於區域網中，則在相 當大程度上是一種浪費（就其強大的路由功能而言），而且還不能很好地滿足區域網通訊效能需求，影響子網間的正常通訊。

綜上所述，三層交換機與路由器之間還是存在著非常大的本質區別的。無論從哪方面來說，在區域網中進行多子網連線，最好還選用三層交換機，特別是在不同子網 資料交換頻繁的環境中。一方面可以確保子網間的通訊效能需求，另一方面省去了另外購買交換機的投資。當然，如果子網間的通訊不是很頻繁，採用路由器也無可 厚非，也可達到子網安全隔離相互通訊的目的。具體要根據實際需求來定。

區別：二層、路由、三層、四層

二層交換技術

二層交換技術是發展比較成熟，二層交換機屬資料鏈路層裝置，可以識別資料包中的MAC地址資訊，根據MAC地址進行轉發，並將這些MAC地址與對應的埠記錄在自己內部的一個地址表中。具體的工作流程如下：

(1)當交換機從某個埠收到一個數據包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個埠上的;

(2)再去讀取包頭中的目的MAC地址，並在地址表中查詢相應的埠;

(3)如表中有與這目的MAC地址對應的埠，把資料包直接複製到這埠上;

(4)如表中找不到相應的埠則把資料包廣播到所有埠上，當目的機器對源機器迴應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個埠對應，在下次傳送資料時就不再需要對所有埠進行廣播了。不斷的迴圈這個過程，對於全網的MAC地址資訊都可以學習到，二層交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。

路由技術

路由器工作在OSI模型的第三層——網路層操作，其工作模式與二層交換相似，但路由器工作在第三層，這個區別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的控制資訊，實現功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內部也有一個表，這個表所標示的是如果要去某一個地方，下一步應該向那裡走，如果能從路由表中找到資料包下一步往那裡走，把鏈路層資訊加上轉發出去;如果不能知道下一步走向那裡，則將此包丟棄，然後返回一個資訊交給源地址。

路由技術實質上來說不過兩種功能：決定最優路由和轉發資料包。路由表中寫入各種資訊，由路由演算法計算出到達目的地址的最佳路徑，然後由相對簡單直接的轉發機制傳送資料包。接受資料的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續轉發，依次類推，直到資料包到達目的路由器。而路由表的維護，也有兩種不同的方式。一種是路由資訊的更新，將部分或者全部的路由資訊公佈出去，路由器通過互相學習路由資訊，就掌握了全網的拓撲結構，這一類的路由協議稱為距離向量路由協議;另一種是路由器將自己的鏈路狀態資訊進行廣播，通過互相學習掌握全網的路由資訊，進而計算出最佳的轉發路徑，這類路由協議稱為鏈路狀態路由協議。

由於路由器需要做大量的路徑計算工作，一般處理器的工作能力直接決定其效能的優劣。當然這一判斷還是對中低端路由器而言，因為高階路由器往往採用分散式處理系統體系設計。

三層交換技術

使用IP的裝置A------------------------三層交換機------------------------使用IP的裝置B比如A要給B傳送資料，已知目的IP，那麼A就用子網掩碼取得網路地址，判斷目的IP是否與自己在同一網段。

如果在同一網段，但不知道轉發資料所需的MAC地址，A就傳送一個ARP請求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝資料包併發送給交換機，交換機起用二層交換模組，查詢MAC地址表，將資料包轉發到相應的埠。

如果目的IP地址顯示不是同一網段的，那麼A要實現和B的通訊，在流快取條目中沒有對應MAC地址條目，就將第一個正常資料包傳送向一個預設閘道器，這個預設閘道器一般在作業系統中已經設好，對應第三層路由模組，所以可見對於不是同一子網的資料，最先在MAC表中放的是預設閘道器的MAC地址;然後就由三層模組接收到此資料包，查詢路由表以確定到達B的路由，將構造一個新的幀頭，其中以預設閘道器的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。通過一定的識別觸發機制，確立主機A與B的MAC地址及轉發埠的對應關係，並記錄進流快取條目表，以後的A到B的資料，就直接交由二層交換模組完成。這就通常所說的一次路由多次轉發。

二層交換機用於小型的區域網絡。這個就不用多言了，在小型區域網中，廣播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入埠和低謙價格為小型網路使用者提供了很完善的解決方案。

路由器的優點在於介面型別豐富，支援的三層功能強大，路由能力強大，適合用於大型的網路間的路由，它的優勢在於選擇最佳路由，負荷分擔，鏈路備份及和其他網路進行路由資訊的交換等等路由器所具有功能。

三層交換機的最重要的功能是加快大型區域網絡內部的資料的快速轉發，加入路由功能也是為這個目的服務的。如果把大型網路按照部門，地域等等因素劃分成一個個小區域網，這將導致大量的網際互訪，單純的使用二層交換機不能實現網際互訪;如單純的使用路由器，由於介面數量有限和路由轉發速度慢，將限制網路的速度和網路規模，採用具有路由功能的快速轉發的三層交換機就成為首選。

四層交換技術

第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據MAC地址(第二層網橋)或源/目標IP地址(第三層路由),而且依據TCP/UDP(第四層)應用埠號。第四層交換功能就象是虛IP，指向物理伺服器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理伺服器基礎上，需要複雜的載量平衡演算法。在IP世界，業務型別由終端TCP或UDP埠地址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP埠共同決定。在第四層交換中為每個供搜尋使用的伺服器組設立虛IP地址(VIP)，每組伺服器支援某種應用。在域名伺服器(DNS)中儲存的每個應用伺服器地址是VIP，而不是真實的伺服器地址。當某使用者申請應用時，一個帶有目標伺服器組的VIP連線請求(例如一個TCP SYN包)發給伺服器交換機。伺服器交換機在組中選取最好的伺服器，將終端地址中的VIP用實際伺服器的IP取代，並將連線請求傳給伺服器。這樣，同一區間所有的包由伺服器交換機進行對映，在使用者和同一伺服器間進行傳輸。第四層交換的原理OSI模型的第四層是傳輸層。傳輸層負責端對端通訊，即在網路源和目標系統之間協調通訊。在IP協議棧中這是TCP(一種傳輸協議)和UDP(使用者資料包協議)所在的協議層。

在第四層中，TCP和UDP標題包含埠號(portnumber)，它們可以唯一區分每個資料包包含哪些應用協議(例如HTTP、FTP等)。端點系統利用這種資訊來區分包中的資料，尤其是埠號使一個接收端計算機系統能夠確定它所收到的IP包型別，並把它交給合適的高層軟體。埠號和裝置IP地址的組合通常稱作"插口(socket)"。1和255之間的埠號被保留，他們稱為"熟知"埠，也就是說，在所有主機TCP/I P協議棧實現中，這些埠號是相同的。除了"熟知"埠外，標準UNIX服務分配在256到1024埠範圍，定製的應用一般在1024以上分配埠號。分配埠號的最近清單可以在RFc1700"Assigned Numbers"上找到。TCP/UDP埠號提供的附加資訊可以為網路交換機所利用，這是第4層交換的基礎。

具有第四層功能的交換機能夠起到與伺服器相連線的"虛擬IP"(VIP)前端的作用。每臺伺服器和支援單一或通用應用的伺服器組都配置一個VIP地址。這個VIP地址被髮送出去並在域名系統上註冊。在發出一個服務請求時，第四層交換機通過判定TCP開始，來識別一次會話的開始。然後它利用複雜的演算法來確定處理這個請求的最佳伺服器。一旦做出這種決定，交換機就將會話與一個具體的IP地址聯絡在一起，並用該伺服器真正的IP地址來代替伺服器上的VIP地址。

每臺第四層交換機都儲存一個與被選擇的伺服器相配的源IP地址以及源TCP埠相關聯的連線表。然後第四層交換機向這臺伺服器轉發連線請求。所有後續包在客戶機與伺服器之間重新影射和轉發，直到交換機發現會話為止。在使用第四層交換的情況下，接入可以與真正的伺服器連線在一起來滿足使用者制定的規則，諸如使每臺伺服器上有相等數量的接入或根據不同伺服器的容量來分配傳輸流。

如何選擇第三層交換機

目前，第三層交換機呈現出較強的增長趨勢，正在區域網中取代路由器，其巨大的市場潛力正在吸引著大批國內外廠商加入角逐。可喜的是國內廠商在關鍵技術方面已經開發出了自已的ASIC晶片和網管軟體，從而為使用者在品牌的選擇上提供了廣闊的空間。目前，國內市場主要廠商有Cisco、3Com、安奈特、Extreme、Fountry、Avaya、Nortel、Entersys、D-Link、SVA、神州數碼網路、華為、同方網路、清華比威和TCL等。面對如此豐富多彩的品牌，使用者在選擇時要從哪些方面入手是必須解決的問題。

對於第三層交換機的選擇，由於不同使用者的網路結構和應用都會有所不同，所以在選擇第三層交換機的側重點也就有所不同。但對於使用者而言，一般要注意如下幾方面。

1．注重滿配置時的吞吐量 與任何電子產品一樣，選擇第三層交換機時，首先要分析各種產品的效能指標，然而面對諸如交換容量（Gbps）、背板頻寬（Gbps）、處理能力（Mpps）、吞吐量（Mpps）等眾多技術指標，您最好還是緊緊抓住“滿配置時的吞吐量”這個指標，因為其他技術指標使用者一般沒有能力進行測量，惟有吞吐量是使用者可以使用Smart Bits和IXIA等測試儀表直接測量和驗證的指標。

2．分散式優於集中式 不同品牌的交換機所採用的交換機技術也不同，主要可分為集中式和分散式兩類。傳統匯流排式交換結構模組是集中式，現代交換矩陣模組是分散式。由於企業內聯網中執行的音訊、視訊及資料資訊量越來越大，使之對交換機處理能力的要求也越來越高，為了實現在高階口密度條件下的高速無阻塞交換，採用分散式第三層交換機是明智的選擇。因為匯流排式交換機模組在乙太網環境下，仍然避免不了衝突，而矩陣式恰恰避免了埠交換時的衝突現象。

3．關注延時與延時抖動指標 企業內聯網幾乎都是高速區域網，其目的之一就是為了音訊和視訊等大容量多媒體資料的傳輸，而這些大容量多媒體資料包最忌因延時較長和資料包丟失使資訊傳輸產生抖動。有些傳統集中式交換機的延時高達2ms，而某些現代分散式交換機的延時只有10ms左右，兩者相差上百倍。而導致延時過高的原因通常包括阻塞設計的交換結構和過量使用緩衝等，所以，關注延時實際上需要關注產品的模組結構。

4．效能穩定 第三層交換機多用於骨幹和匯聚層，如果效能不穩定，則會波及網路系統的大部分主機，甚至整個網路系統。所以，只有效能穩定的第三層交換機才是網路系統連續、可靠、安全和正常執行的保證。當然，效能穩定看似抽象，似乎需要歷史檢測才能有說服力。其實不然，由於裝置效能實際上是通過多項基本技術指標和市場聲譽來實現的。所以，您可以通過吞吐量、延遲、丟幀率、地址表深度、線端阻塞和多對一功能等多項指標以及市場應用調查來確定。

5．安全可靠 作為網路核心裝置的第三層交換機，自然是黑客攻擊的重要物件，這就要求必須將第三層交換機納入網路安全防護的範圍。當然，這裡所說的“安全可靠”，應該包括第三層交換機的軟體和硬體。所以，從“安全”上講，配備支援效能優良、沒有安全漏洞防火牆功能的第三層交換機是非常必要的。從“可靠”上看，因客觀上任何產品都不能保證其不發生故障，而發生故障時能否迅速切換到一個好裝置上是需要關心的問題。另外，在硬體上要考慮冗餘能力，如電源、管理模組和埠等重要部件是否支援冗餘，這對諸如電信、金融等對安全可靠性要求高的使用者尤其重要。還有就是散熱方式，如散熱風扇等設定是否合理等。最後，對寬頻運營商來說，認證功能也是考察的重要方面。以前交換機是給企業用的，上了網就直接連出去了，不需要認證。而寬頻運營商則需要確認使用者是否記錄在案。使用者訪問Internet時出現了一個視窗，輸入使用者名稱和密碼才能通過認證，所以寬頻運營商的第三層交換機還應支援一些特殊的協議如802.1x等，以實現認證。

6．功能齊全 產品不但要滿足現有需求，還應滿足未來一段時間內的需求，從而給使用者一個增值空間。如當公司員工增加時，可以插上模組來擴充而不必淘汰原有裝置。還有一些功能，如組播、QoS、端口乾路（Port Trunking）、802.1d跨越樹（Spanning Tree）以及是否支援RIP、OSPF等路由協議，對第三層交換機來說都是十分重要的。以組播為例，在VOD應用中，如果一組使用者同時點播一個節目，用組播協議可以保證交換機在高密度視訊流點播時非常順暢地進行資料處理，反之，如果交換機不支援組播協議，則佔用的頻寬就相當大。再如QoS功能可以根據使用者不同需求將其劃分為不同等級，可以使寬頻運營商按埠流量計費，從而為不同使用者提供不同服務。另外，訪問列表功能。如果在接入層劃分VLAN，則不同VLAN使用者間是不能通訊的，因為這是基於第二層的VLAN。若想通訊，必須通過第三層。如企業的財務部與市場部，一般都不來往，若有使用者需要訪問，則網管人員可以通過第三層交換機進行一個簡單命令列設定，使VLAN間正常通訊，這就是訪問列表功能。它是從路由器移植到第三層交換機上的一個功能，可以實現不同VLAN間的單向或雙向通訊。如果發現外部某IP地址總髮送無用資料包到自己網路上，則可以在訪問列表中設定，禁止其傳送資料包。